CN207923197U - 一种温湿度及烟雾浓度监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种温湿度及烟雾浓度监测系统，该温湿度及烟雾浓度监测系统包括数据处理模块、数据采集模块、显示模块、报警模块和阈值设定模块；数据处理模块包括单片机，数据采集模块包括数字式温湿度传感器、烟雾浓度传感器和A/D转换器，阈值设定模块包括电可擦除存储芯片和多个按键，烟雾浓度传感器与A/D转换器的输入端电连接，A/D转换器的输出端与单片机的I/O端口电连接，数字式温湿度传感器、显示模块、报警模块、电可擦除存储芯片、按键分别与单片机的I/O端口电连接。本实用新型不仅自动化程度高，大大降低了工作人员的工作量，且预警功能很强、安全性高，会在存在易发生火灾的危险前或已发生火灾时及时警示工作人员。

Description

一种温湿度及烟雾浓度监测系统

技术领域

本实用新型涉及环境监测技术领域，尤其指一种温湿度及烟雾浓度监测系统。

背景技术

在众多工农业领域中，环境温湿度和烟雾浓度的监测非常重要，例如：在仓储行业中，天气过于干燥容易发生火灾，天气过于潮湿将容易使货品受潮、发霉，因此随时掌握仓库内部的温湿度和烟雾浓度，这对于仓库防火、防霉和防潮具有非常重要的参考价值，而在大棚种植行业中，需要经常对农作物进行浇水或日照，温湿度过高或过低都将不利于农作物的正常生长，因此确保种植棚内适宜的温度和湿度对农作物的生长具有重要意义。

目前，传统的温湿度与烟雾浓度监测主要是采用人工完成，监测人员使用检测器对被监测环境施行定时检测，然而此种监测方法存在诸多显著的缺点，其一、在仓储行业中，此种方法的安全性不够高，仓库的占据面积通常较大，当仓库内易燃气体较多或不慎发生火灾时，往往不能被及时发现；其二、在大棚种植行业中，因为农作物需要经常被浇水或日照，棚内的温湿度变化较大，需要频繁的检测棚内的温湿度指标，因此此种方法的自动化程度过低，检测人员的工作量较大。

实用新型内容

本实用新型所提供的一种温湿度及烟雾浓度监测系统，既解决了传统的监测方法自动化程度低、工作量大的问题，还解决了传统的监测方法不能及时发现火情的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种温湿度及烟雾浓度监测系统，包括数据处理模块、数据采集模块、显示模块、报警模块和阈值设定模块；

所述数据采集模块包括数字式温湿度传感器、烟雾浓度传感器和A/D转换器，所述数字式温度传感器用于检测环境温湿度，所述烟雾浓度传感器用于检测环境烟雾浓度，所述A/D转换器用于将烟雾浓度的模拟量信号转换为数字量信号；

所述显示模块用于显示检测到的环境温度值、湿度值、烟雾浓度值和设定的环境温度阈值、湿度阈值、烟雾浓度上限值；

所述报警模块用于当环境温湿度或烟雾浓度超过设定值时发出报警信号；

所述阈值设定模块包括电可擦除存储芯片和多个按键，所述按键用于设定环境温度阈值、湿度阈值、烟雾浓度上限值，所述电可擦除存储芯片用于存储设定的环境温度阈值、湿度阈值、烟雾浓度上限值；

所述数据处理模块包括单片机，所述数据处理模块用于接收数据采集模块检测到的信号、接收按键设定的数值并将数值传送给电可擦除存储芯片中存储、控制显示模块显示信息和控制报警模块是否发出报警信号；

所述烟雾浓度传感器与A/D转换器的输入端电连接，所述A/D转换器的输出端与单片机的I/O端口电连接，所述数字式温湿度传感器、显示模块、报警模块、电可擦除存储芯片、按键分别与单片机的I/O端口电连接。

进一步地，还包括视频监控模块，所述视频监控模块包括摄像头和监控显示屏，所述摄像头、监控显示屏分别与单片机的I/O端口电连接，所述摄像头用于实时拍摄被监测场所，所述监控显示屏用于显示摄像头拍摄到的影像。

更进一步地，所述数据处理模块还包括晶振电路和复位电路，所述单片机采用STC89C52或AT89C52，所述晶振电路包括石英晶体X1、电容C1和电容C2，所述复位电路包括电阻R1和电容C3，所述石英晶体X1的一端与单片机的XTAL1引脚端电连接、另一端与单片机的XTAL2引脚端电连接，所述电容C1的一端与单片机的XTAL1引脚端电连接、另一端接地，所述电容C2的一端与单片机的XTAL2引脚端电连接、另一端接地，所述电阻R1的一端与单片机的RST引脚端电连接、另一端接地，所述电容C3的一端与单片机的RST引脚端电连接、另一端接电源。

更进一步地，所述数字式温湿度传感器采用DHT11，所述烟雾浓度传感器采用MQ-2，所述A/D转换器采用ADC0832，所述DHT11的DATA引脚端与单片机的P1.7引脚端电连接，所述DHT11的DATA引脚端还上拉一电阻R3，所述MQ-2的输出端与ADC0832的CH0引脚端电连接，所述ADC0832的引脚端与单片机的P3.7引脚端电连接，所述ADC0832的D0引脚端、DI引脚端均与单片机的P3.4引脚端电连接，所述ADC0832的CLK引脚端与单片机的P3.3引脚端电连接。

更进一步地，所述显示模块采用LCD1602液晶显示器。

更进一步地，所述报警模块包括声报警电路，所述声报警电路包括蜂鸣器BUZ1、PNP型三极管Q1和电阻R2，所述蜂鸣器BUZ1的一端连接电源、另一端与PNP型三极管Q1的发射极电连接，所述电阻R2的一端与PNP型三极管Q1的基极电连接、另一端与单片机的P1.6引脚端电连接，所述PNP型三极管Q1的集电极接地。

优选地，所述报警模块还包括光报警电路，所述光报警电路包括由发光二极管D1与电阻R10串联成的第一线路、由发光二极管D2与电阻R9串联成的第二线路、由发光二极管D4与电阻R11串联成的第三线路、由发光二极管D5与电阻R8串联成的第四线路，所述第一线路的一端接电源、另一端与单片机的P2.6引脚端电连接，所述第二线路的一端接电源、另一端与单片机的P2.5引脚端电连接，所述第三线路的一端接电源、另一端与单片机的P2.7引脚端电连接，所述第四线路的一端接电源、另一端与单片机的P2.4引脚端电连接，所述发光二极管D1、D2、D4、D5用于显示不同报警状态。

再优选地，所述电可擦除存储芯片采用AT24C02，所述AT24C02的SCK引脚端与单片机的P1.0、引脚端均电连接，且SCK引脚端与引脚端之间串联有电阻R7，所述AT24C02的SDA引脚端与单片机的P1.1、引脚端均电连接，且SDA引脚端与引脚端之间串联有电阻R6，所述单片机的引脚端接入电源；所述按键包括SET按键、ADD按键、DEC按键和OK按键，所述SET按键的一端与单片机的P2.0引脚端电连接、另一端接地，所述ADD按键的一端与单片机的P2.1引脚端电连接、另一端接地，所述DEC按键的一端与单片机的P2.2引脚端电连接、另一端接地，所述OK按键的一端与单片机的P2.3引脚端电连接、另一端接地，所述SET按键用于选择需要改变的数值，所述ADD按键用于增加数量值，所述DEC用于减小数量值，所述OK按键用于确定已经更改的数值。

本实用新型提供的一种温湿度及烟雾浓度监测系统在使用时，先通过按键对环境温度阈值、湿度阈值、烟雾浓度上限值进行设定，设定后的数值再经过数据处理模块的处理储存在电可擦除存储芯片中，接着，数字式温湿度传感器和烟雾浓度传感器自动并实时监测环境中的温湿度和烟雾浓度，并将检测到的数值显示在显示模块中供工作人员查看，当上述数值超出电可擦出存储芯片中设定的阈值时，数据处理模块立即控制报警模块发出报警信号，警示工作人员及时处理。

显然，与传统的人工检测方案相比，本实用新型不需要安排工作人员频繁检测，只需关注报警模块是否有提示即可明确被测环境中的温湿度及烟雾浓度指标是否正常，自动化程度高，大大降低了工作人员的工作量，另外，当本实用新型的预警功能很强、安全性高，烟雾浓度传感器可以实时监测环境中的易燃气体浓度和火灾发生时烟雾颗粒浓度，在存在易发生火灾的危险前或已发生火灾时都会警示工作人员。

附图说明

图1为本实用新型中的数据处理模块的电路连接图；

图2为本实用新型中的数字式温湿度传感器的电路连接图；

图3为本实用新型中的烟雾浓度传感器的电路连接图；

图4为本实用新型中报警模块的声报警电路的电路连接图；

图5为本实用新型中报警模块的光报警电路的电路连接图；

图6为本实用新型中的按键的电路连接图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。

如图1-6所示，一种温湿度及烟雾浓度监测系统，包括数据处理模块、数据采集模块、显示模块、报警模块和阈值设定模块；

数据采集模块包括数字式温湿度传感器、烟雾浓度传感器和A/D转换器，数字式温度传感器用于检测环境温湿度，烟雾浓度传感器用于检测环境烟雾浓度，A/D转换器用于将烟雾浓度的模拟量信号转换为数字量信号；

显示模块用于显示检测到的环境温度值、湿度值、烟雾浓度值和设定的环境温度阈值、湿度阈值、烟雾浓度上限值；

报警模块用于当环境温湿度或烟雾浓度超过设定值时发出报警信号；

阈值设定模块包括电可擦除存储芯片和多个按键，按键用于设定环境温度阈值、湿度阈值、烟雾浓度上限值，电可擦除存储芯片用于存储设定的环境温度阈值、湿度阈值、烟雾浓度上限值；

数据处理模块包括单片机，数据处理模块用于接收数据采集模块检测到的信号、接收按键设定的数值并将数值传送给电可擦除存储芯片中存储、控制显示模块显示信息和控制报警模块是否发出报警信号；

烟雾浓度传感器与A/D转换器的输入端电连接，A/D转换器的输出端与单片机的I/O端口电连接，数字式温湿度传感器、显示模块、报警模块、电可擦除存储芯片、按键分别与单片机的I/O端口电连接。

上述实施方式提供的一种温湿度及烟雾浓度监测系统在使用时，先通过按键对环境温度阈值、湿度阈值、烟雾浓度上限值进行设定，设定后的数值再经过数据处理模块的处理储存在电可擦除存储芯片中，接着，数字式温湿度传感器和烟雾浓度传感器自动并实时监测环境中的温湿度和烟雾浓度，并将检测到的数值显示在显示模块中供工作人员查看，当上述数值超出电可擦出存储芯片中设定的阈值时，数据处理模块立即控制报警模块发出报警信号，警示工作人员及时处理。

显然，与传统的人工检测方案相比，本实施方案不需要安排工作人员频繁检测，只需关注报警模块是否有提示即可明确被测环境中的温湿度及烟雾浓度指标是否正常，自动化程度高，大大降低了工作人员的工作量，另外，当本实施方案的预警功能很强、安全性高，烟雾浓度传感器可以实时监测环境中的易燃气体浓度和火灾发生时烟雾颗粒浓度，在存在易发生火灾的危险前或已发生火灾时都会警示工作人员。

进一步，还包括视频监控模块，视频监控模块包括摄像头和监控显示屏，摄像头、监控显示屏分别与单片机的I/O端口电连接，摄像头用于实时拍摄被监测场所，监控显示屏用于显示摄像头拍摄到的影像，上述提到的摄像头采用型号为OTV-S7ProH-HD-10Q的速锁型摄像头，摄像速度快、清晰度高，设计该视频监控模块的好处在于：当本实施方案应用于大型仓储场所中时，如果不慎发生火灾，该视频监控模块可以方便工作人员及时定位火灾发生地。

再进一步，如图1所示，数据处理模块还包括晶振电路和复位电路，单片机采用STC89C52或AT89C52，此处更优选的，单片机选用AT89C52，需要提出说明的是，在众多单片机中，MCS系列单片机就其运转速度和命令比其他各类单片机都要好点，能力，稳定性、可靠性和性能价都十分的好，而且，C52系列的单片机的优点很多，比如价格相对较少、I/O很多多达40个、内部储存程序量大，因此在检测系统中，使用C52系列单片机是最完美的选择；晶振电路包括石英晶体X1、电容C1和电容C2，复位电路包括电阻R1和电容C3，所述石英晶体X1的一端与单片机的XTAL1引脚端电连接、另一端与单片机的XTAL2引脚端电连接，电容C1的一端与单片机的XTAL1引脚端电连接、另一端接地，电容C2的一端与单片机的XTAL2引脚端电连接、另一端接地，电阻R1的一端与单片机的RST引脚端电连接、另一端接地，电容C3的一端与单片机的RST引脚端电连接、另一端接电源，上述复位电路在系统上电后可直接使单片机复位，无需人为操作。

再进一步，如图2所示，数字式温湿度传感器采用DHT11，如图3所示，烟雾浓度传感器采用MQ-2，A/D转换器采用ADC0832；DHT11是一种已经校对过并以数字信号为输出的传感器，它不仅具有很好的稳定性和十分强的抗干扰能力，而且它与单片机的连接方式很简单，如图2所示，DHT11的DATA引脚端与单片机的P1.7引脚端电连接，DHT11的DATA引脚端还上拉一电阻R3；MQ2传感器是一种N型半导体气敏原件，灵敏度很高，适用于烟雾、天然气、煤气、氢气、烷类气体、汽油、煤油、乙炔、氨气等的检测，对可燃性气体的(CH4、C4H10、H2等)的检测很理想，随着空气中烟雾气体浓度的不断增大，它的电导率会不断增大，而此时他输送的电信号属于一种模拟信号，需要A/D转换器转化为单片机能识别的电信号，才能被单片机读取，所以在此次设计中采用AD8032转换器进行转化，具体地，如图3所示，MQ-2的输出端与ADC0832的CH0引

脚端电连接，ADC0832的引脚端与单片机的P3.7引脚端电连接，所述ADC0832的D0引脚端、DI引脚端均与单片机的P3.4引脚端电连接，所述ADC0832的CLK引脚端与单片机的P3.3引脚端电连接，需要提出说明的是，MQ2的六个引脚端左右两边是没有正负极的，可以根据需要选择需要连接的正负极。

在现有技术中，显示模块的实现方式有多种，例如：发光管、LED数码管、液晶显示器，发光管和LED数码管电路结构简单、使用较广泛，但LCD1602液晶显示器与单片机的连接十分简单并且可靠性好，另外它的功耗小，因此，更进一步，如图1所示，显示模块采用LCD1602液晶显示器。

更进一步地，报警模块包括声报警电路，如图4所示，声报警电路包括蜂鸣器BUZ1、PNP型三极管Q1和电阻R2，蜂鸣器BUZ1的一端连接电源、另一端与PNP型三极管Q1的发射极电连接，电阻R2的一端与PNP型三极管Q1的基极电连接、另一端与单片机的P1.6引脚端电连接，PNP型三极管Q1的集电极接地，当温湿度或烟雾浓度超出设定阈值时，蜂鸣器BUZ1将鸣笛报警。

优选地，报警模块还包括光报警电路，如图5所示，光报警电路包括由发光二极管D1与电阻R10串联成的第一线路、由发光二极管D2与电阻R9串联成的第二线路、由发光二极管D4与电阻R11串联成的第三线路、由发光二极管D5与电阻R8串联成的第四线路，第一线路的一端接电源、另一端与单片机的P2.6引脚端电连接，第二线路的一端接电源、另一端与单片机的P2.5引脚端电连接，第三线路的一端接电源、另一端与单片机的P2.7引脚端电连接，第四线路的一端接电源、另一端与单片机的P2.4引脚端电连接，发光二极管D1、D2、D4、D5亮灯的颜色不相同，且发光二极管D1、D2、D4、D5分别表示不同的报警状态，例如：当烟雾浓度不超过设定值时，湿度低于设定值，温度适中，发光二极管D1作为干燥指示灯亮；当烟雾浓度不超过设定值时，湿度高于设定值，温度适中，发光二极管D2作为湿润指示灯亮；当烟雾浓度不超过设定值时，湿度高于设定值，温度高于设定值，发光二极管D4作为湿润、降温指示灯亮；当烟雾浓度不超过设定值时，湿度高于设定值，温度低于设定值，发光二极管D5作为湿润、升温指示灯亮；当烟雾浓度超过设定值时，会直接报警提醒火灾来临，发光二极管D1、D2、D4、D5全亮。

再优选地，如图1所示，电可擦除存储芯片采用AT24C02，AT24C02的SCK引脚端与单片机的P1.0、引脚端均电连接，且SCK引脚端与引脚端之间串联有电阻R7，AT24C02的SDA引脚端与单片机的P1.1、引脚端均电连接，且SDA引脚端与引脚端之间串联有电阻R6，单片机的引脚端接入电源；如图6所示，按键包括SET按键、ADD按键、DEC按键和OK按键，SET按键的一端与单片机的P2.0引脚端电连接、另一端接地，ADD按键的一端与单片机的P2.1引脚端电连接、另一端接地，DEC按键的一端与单片机的P2.2引脚端电连接、另一端接地，OK按键的一端与单片机的P2.3引脚端电连接、另一端接地，SET按键用于选择需要改变的数值，具体地，按压一次SET按键表示选择设置温度上限值，连续按压两次SET按键表示选择设置温度下限值，连续按压三次SET按键表示设置湿度上限值，连续按压四次SET按键表示设置湿度下限值，连续按压五次SET按键表示设置烟雾浓度上限值；ADD按键用于增加数量值，按压一次ADD按键表示增加一个单位的数值；DEC用于减小数量值，按压一次DEC按键表示减小一个单位的数值；OK按键用于确定已经更改的数值，按压OK按键会直接跳转至初始测量显示界面，需要提出说明的是，设置上述数值时，LCD1602会作为显示界面显示相应的数据。

上述实施例为本实用新型较佳的实现方案，除此之外，本实用新型还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。

为了让本领域普通技术人员更方便地理解本实用新型相对于现有技术的改进之处，本实用新型的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本实用新型的内容。

Claims (8)

1.一种温湿度及烟雾浓度监测系统，其特征在于：包括数据处理模块、数据采集模块、显示模块、报警模块和阈值设定模块；

所述数据采集模块包括数字式温湿度传感器、烟雾浓度传感器和A/D转换器，所述数字式温度传感器用于检测环境温湿度，所述烟雾浓度传感器用于检测环境烟雾浓度，所述A/D转换器用于将烟雾浓度的模拟量信号转换为数字量信号；

所述显示模块用于显示检测到的环境温度值、湿度值、烟雾浓度值和设定的环境温度阈值、湿度阈值、烟雾浓度上限值；

所述报警模块用于当环境温湿度或烟雾浓度超过设定值时发出报警信号；

所述阈值设定模块包括电可擦除存储芯片和多个按键，所述按键用于设定环境温度阈值、湿度阈值、烟雾浓度上限值，所述电可擦除存储芯片用于存储设定的环境温度阈值、湿度阈值、烟雾浓度上限值；

所述数据处理模块包括单片机，所述数据处理模块用于接收数据采集模块检测到的信号、接收按键设定的数值并将数值传送给电可擦除存储芯片中存储、控制显示模块显示信息和控制报警模块是否发出报警信号；

所述烟雾浓度传感器与A/D转换器的输入端电连接，所述A/D转换器的输出端与单片机的I/O端口电连接，所述数字式温湿度传感器、显示模块、报警模块、电可擦除存储芯片、按键分别与单片机的I/O端口电连接。

2.根据权利要求1所述的温湿度及烟雾浓度监测系统，其特征在于：还包括视频监控模块，所述视频监控模块包括摄像头和监控显示屏，所述摄像头、监控显示屏分别与单片机的I/O端口电连接，所述摄像头用于实时拍摄被监测场所，所述监控显示屏用于显示摄像头拍摄到的影像。

3.根据权利要求2所述的温湿度及烟雾浓度监测系统，其特征在于：所述数据处理模块还包括晶振电路和复位电路，所述单片机采用STC89C52或AT89C52，所述晶振电路包括石英晶体X1、电容C1和电容C2，所述复位电路包括电阻R1和电容C3，所述石英晶体X1的一端与单片机的XTAL1引脚端电连接、另一端与单片机的XTAL2引脚端电连接，所述电容C1的一端与单片机的XTAL1引脚端电连接、另一端接地，所述电容C2的一端与单片机的XTAL2引脚端电连接、另一端接地，所述电阻R1的一端与单片机的RST引脚端电连接、另一端接地，所述电容C3的一端与单片机的RST引脚端电连接、另一端接电源。

4.根据权利要求3所述的温湿度及烟雾浓度监测系统，其特征在于：所述数字式温湿度传感器采用DHT11，所述烟雾浓度传感器采用MQ-2，所述A/D转换器采用ADC0832，所述DHT11的DATA引脚端与单片机的P1.7引脚端电连接，所述DHT11的DATA引脚端还上拉一电阻R3，所述MQ-2的输出端与ADC0832的CH0引脚端电连接，所述ADC0832的引脚端与单片机的P3.7引脚端电连接，所述ADC0832的D0引脚端、DI引脚端均与单片机的P3.4引脚端电连接，所述ADC0832的CLK引脚端与单片机的P3.3引脚端电连接。

5.根据权利要求4所述的温湿度及烟雾浓度监测系统，其特征在于：所述显示模块采用LCD1602液晶显示器。

6.根据权利要求5所述的温湿度及烟雾浓度监测系统，其特征在于：所述报警模块包括声报警电路，所述声报警电路包括蜂鸣器BUZ1、PNP型三极管Q1和电阻R2，所述蜂鸣器BUZ1的一端连接电源、另一端与PNP型三极管Q1的发射极电连接，所述电阻R2的一端与PNP型三极管Q1的基极电连接、另一端与单片机的P1.6引脚端电连接，所述PNP型三极管Q1的集电极接地。

7.根据权利要求6所述的温湿度及烟雾浓度监测系统，其特征在于：所述报警模块还包括光报警电路，所述光报警电路包括由发光二极管D1与电阻R10串联成的第一线路、由发光二极管D2与电阻R9串联成的第二线路、由发光二极管D4与电阻R11串联成的第三线路、由发光二极管D5与电阻R8串联成的第四线路，所述第一线路的一端接电源、另一端与单片机的P2.6引脚端电连接，所述第二线路的一端接电源、另一端与单片机的P2.5引脚端电连接，所述第三线路的一端接电源、另一端与单片机的P2.7引脚端电连接，所述第四线路的一端接电源、另一端与单片机的P2.4引脚端电连接，所述发光二极管D1、D2、D4、D5用于显示不同报警状态。

8.根据权利要求6所述的温湿度及烟雾浓度监测系统，其特征在于：所述电可擦除存储芯片采用AT24C02，所述AT24C02的SCK引脚端与单片机的P1.0、引脚端均电连接，且SCK引脚端与引脚端之间串联有电阻R7，所述AT24C02的SDA引脚端与单片机的P1.1、引脚端均电连接，且SDA引脚端与引脚端之间串联有电阻R6，所述单片机的引脚端接入电源；所述按键包括SET按键、ADD按键、DEC按键和OK按键，所述SET按键的一端与单片机的P2.0引脚端电连接、另一端接地，所述ADD按键的一端与单片机的P2.1引脚端电连接、另一端接地，所述DEC按键的一端与单片机的P2.2引脚端电连接、另一端接地，所述OK按键的一端与单片机的P2.3引脚端电连接、另一端接地，所述SET按键用于选择需要改变的数值，所述ADD按键用于增加数量值，所述DEC用于减小数量值，所述OK按键用于确定已经更改的数值。